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一个科学顽童的故事
送交者: 费曼 2002年10月01日16:57:14 于 [教育学术] 发送悄悄话

理查德·费曼是一位真正的科学奇人。

他被誉为本世纪最聪明的科学家,在理论物理界享有崇高威望,曾参与著名的曼哈顿计划,并以量子电动力学上的开拓性理论获得诺贝尔物理学奖。但是,最令这位美国加州理工学院教授得意的并不是这些,而是他那多姿多彩的一生中率性而为的恶作剧和充满孩子气的智慧游戏。

——他的桑巴鼓拨艺不凡,水平甚至使巴西本地的“职业鼓手” 汗颜;

——他50岁开始学画,令他自豪的是,他可以像真正的画家那样卖掉自己的作品,并且没有人知道那些画竟是出自一位著名的物理学家之手;

——他是开锁专家,在研制原子弹时,他以破解保险柜的安全锁当作娱乐,尽管研究基地的保安措施堪称世界之最,但没有一个保险柜能让费曼束手无策。他取出保密资料后还会留下字条,提醒当局小心安全,他这种匪夷所思的本领,令保安人员头痛不已;

——他喜欢坐在无上装酒吧内做科学研究,当那酒吧被控妨碍风化而遭取缔时,他毫不犹豫地上法庭为其辩护;

——他不理俗务,拒绝任何行政工作,却对许多看上去毫无意义的智力游戏都乐此不疲,不惜时间精力,他甚至向一群数学家宣称:“任何人如果能在10秒钟之内把他的题目说完,我就能在60秒之内说出答案,误差不超过10%!”令那些出题者遗憾的是,他还真的极少失手。费曼教授传奇的一生,他的成长和他的成就,包含了无限的启示。

“实验室”里的顽童

费曼11岁时,就拥有了自己的“实验室”。

当然,那不过是地下室里的一个小角落,一个装上间隔的旧木箱,一个电热盘,一个蓄电池,一个自制的灯座等等。就是用这些简单的设备,费曼学会了电路的并联和串联,学会了如何让每个灯泡分到不同的电压。对一个11岁的男孩来说,当自己可以控制一排灯泡渐次慢慢地亮起来,“那情形真是美极了!”

后来,费曼得到了一架显微镜,于是他沉迷于镜下的世界。这种沉迷使他发现课本常 常自以为是地把世界简化了,比如课本上说:“草履虫是种极端简单的生物,行为更是如此, 当它们碰到其他东西时会退后,转个角度重新出发。”

费曼经过观察发现,草履虫碰到东西后确实会转个角度再继续前进,可它们的动作一点都不机械——并不像课本形容的那样。它们移动的距离不一,转的角度也不同,更不一定 都向右或向左转。看上去一切都是不规律的。这种观察让费曼产生了这样的印象:假如我们连单细胞动物的多姿多彩都不大了解,就更不要奢望能弄清更复杂的动物行为了。

费曼还常常为邻近的孩子表演魔术,一种利用化学原理的魔术,比如把酒变成水等等。 他还和朋友发明了一套戏法,桌上放着一个本生灯,费曼先偷偷地把手放在水里,再浸到苯里面,然后好像不小心地扫过本生灯,一只手便烧起来,他赶忙用另一只手去拍打已着火的手,结果两只手便都烧起来。(费曼教授告诉我们,手其实是不会痛的,因为苯烧得很快,而皮肤上的水又有冷却作用。)他挥舞双手,边跑边叫:“起火啦!起火啦!”所有孩子都很紧张,全部跑出了房间,而他们的表演也就结束了。

费曼的“实验室”更像是一个“儿童园”,他的“实验”也只是一种游戏。但是,现代科学最基本的精神——实验精神,就在这些玩乐和游戏中得到了充分的展现,谁能说这些玩乐和游戏不正是培养诺贝尔奖获得者的温床呢?

反观中国的父母们,大概很少人会允许子女像费曼这么个玩法,他们能给孩子们买昂贵的现成玩具,却无心让孩子自由地创造自己的乐园。“居处仄逼”,“实验会有危险”,都不是充分的理由,“不允许”中体现了东西方文化上的对科学的态度,才是问题的症结所在。近来一批中国著名科学家对国家自然科学奖一等奖连年空缺表示忧虑,但谁能说自然科学奖的空缺与民族文化中实验精神的欠缺毫无联系呢?

只是好玩而已

费曼的好奇心极强,他对数学、生物学、化学均非泛泛涉猎,而他的出发点却常常没有什么明确目的,他并不关心他所做的有何作用,对核子物理或其他什么的发展是否重要,而只考虑这是否有趣,好不好玩,许多时候,他的种种努力不过都是为了满足纯粹的好奇心。

有一次,费曼在杂志上看到一篇描写警犬的文章,提到它们的嗅觉特别敏锐。这样的文章相信许多人都看过,但一般人看了就看了,不会有其它动作,但费曼却不会这样轻易放过。他想:警犬真厉害,不知道我们人类的嗅觉有多灵敏呢?

费曼的不凡之处在于他不仅是想想,而且真的趴在地上像猎犬那样爬来爬去。他的实验表明,猎犬固然在嗅觉上强于人类,但人类也不像他们自认的那样无能,事实上,问题只在于人们的鼻子常常离地面太高而已!

以后,这成了费曼教授的保留节目:他先走出房间,屋里的其他人各自从书架上抽出一本书来,堆在一起,然后他走回来,能准确地指出某一本书是哪个人碰过的,而且屡试不爽!别人都以为这是什么魔术,无论如何不肯接受费曼的解释:人手的气味差异很大,你自己试试就行了!

费曼兴趣广泛,但也仅是对科学感兴趣。他在麻省理工学院读书时,学校规定必须选几门人文课程,无奈,他只好选了同科学联系最紧的哲学课。课程结束,要写论文,因为整个学期费曼只从口齿含混的教授口中听清了 “意识流”三个宇,所以他决定以此作为自己论文的题目。

照国内文科学生的做法,接下来要做的事大概就是跑图书馆、查资料,先看看别人怎么 说,再决定自己能怎么说了。但费曼的做法完全不同。他想解答这个问题:睡觉时我们的思想会突然停顿下来吗?如果是,那么我们的意识流是如何停顿下来的呢?接下来的四个星期,费曼把房间里的窗帘拉下,关掉灯睡觉,然后观察自己入睡时发生的事情。晚上再睡一次,这样他每天就有两次观察的机会。

结果并不重要,他的论文获得通过并获得好评,重要的是费曼为了一门他并不看重的功课而宁愿捱过四个星期昏昏沉沉的日子,重要的是他面对论文题目时首先想到的是自我实验而不是跑图书馆。

费曼常常会花许多时间在那些看上去毫无意义的事情上,对一个科学家来说,不知这算是生命的浪费,还是执着的追求。

有一个星期天,他坐在普林斯顿研究院的餐厅里。旁边有些人在玩耍,把一个餐碟丢到空中,碟子升起时,边飞边摆动,碟子边缘上的红色校徽也随之转来转去。

闲坐的费曼开始着手计算碟子的运动。结果发现,当角度很小时,校徽转动的速度是摆动速度的两倍。他兴冲冲地跑去把他的发现告诉同事。同事的反应是:“费曼,那很有趣,但那有什么重要?你为什么要研究它?”

费曼老实地回答:“不为什么,我只是觉得好玩而已。”

这个回答不能代表所有科学家从事科学研究的动机,却能告诉我们,对我们生活的这个世界缺乏敏锐的关注和好奇,你就不会在科学研究上有什么出息。因为在我们周围,没有一件事情是毫无意义的。

费曼继续推算盘子转动的方程式,并进一步思索电子轨道在相对论状态下如何运动,接着是量子电动力学。一切都是那么毫不费力,一切看上去都毫无意义,可结果呢?

费曼后来这样总结他的工作:“结果却恰恰相反。后来我获颁诺贝尔奖的原因——费曼图以及其他的研究——全都来自于那天我把时光浪费在一个转动的餐碟上!”与大自然相遇

费曼一生的大部分时光是在学院度过的,有40年之久。他最不理解的是,为什么有的人不是通过了解而学习,而是靠死记硬背,把乐趣变成了刑罚。费曼的困惑来自于他的巴西之行。

在巴西里约大学,费曼做了一年的客座教授。授课内容是电磁学方面的高级课程。在那里,他发现了两个奇怪的现象:

一是学生们从不提问。有个学生告诉他原委:如果我提问,课后大家都会跑来怪我,为什么要浪费大家的时间?我们的目的是学东西,你却要打断他去提问。

二是同一个问题,有时学生马上答得出,有时却又一片茫然,完全不知所云。

后来费曼发现,巴西的学生上课时唯一要做的就是坐在那里,把教授讲的每个字记下来,当教授重复那句话时,他们逐字检查,确保没有写错。有次下课时,费曼问一个学生:“你抄了那么多笔记——接下来会怎样处理它们?”

“噢,我要好好地读,”学生回答,“然后考试。”

“怎么考法?”

“很容易的。我可以告诉你一道考题:在何种情形下两个物体是相等的?如果相同力矩造成同等的加速度,那么两物体是相等的。”

费曼只能摇头,他们有办法通过考试,但除了背下来的东西外,他们什么也不会。

费曼在巴西的遭遇我们似曾相识,如果有幸来中国讲学,他会不会同样摇头呢?在学年终了的时候,费曼应邀作了一次演讲,这是一次令巴西教育界深受震动的演讲。“他坦率地告诉巴西人,他看到的令人震惊的事实:那么多小学生在书店里购买物理书,那么多巴西小孩在学物理,全都比美国小孩更早起步,可是整个巴西却没有几个物理学家——为什么会这样?那么多孩子如此用功,却一点成效也没有!

费曼举起一本公认写得非常好的大一物理教科书,“在这本书里,从头到尾都没有提及实验结果。随便把书翻开,指到那一行,我都可以证明书里包含的不是科学,而只是生吞活剥的背诵而已。”

费曼随手翻开一页,念道:“摩擦发光:当晶体被撞击时所发出的光……”

他说:“在这样的句子里,是否就是科学呢?不!你只不过是用一些字说出另一些字的意思而已,有没有看到过任何学生回家试着做个试验?我想,他没有办法做,他根本不知道该怎样做。”

“但如果你写:‘当你在黑暗中用钳子打在一块糖上,你会看到一丝蓝色光。其他晶体也有此效应,没人知道为什么。这个物理现象被称为摩擦发光。’那么就会有人试着回家自己做,这就是一次与大自然相遇的美妙经验。”

几乎在所有走向现代化的国家里,都曾经或正在面临着巴西人的困扰:他们需要科学,他们努力地学习科学,但他们却不了解:科学不是教义,而是一次次的“与大自然相遇的美妙经验。”

据说,在费曼教授结束演讲之后,巴西教育部长站起来痛心疾首地说:“我早已知道我们的教育体制有病,但直到今天我才发现我们患了癌!”

理查德·费曼是一位真正的科学奇才,费曼先生的成长与成功,给予我们无限的启示。

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